JP2013234350A - Apparatus and method for manufacturing substrate with intermediate layer for oxide superconductive wire rod - Google Patents

Apparatus and method for manufacturing substrate with intermediate layer for oxide superconductive wire rod Download PDF

Info

Publication number
JP2013234350A
JP2013234350A JP2012106861A JP2012106861A JP2013234350A JP 2013234350 A JP2013234350 A JP 2013234350A JP 2012106861 A JP2012106861 A JP 2012106861A JP 2012106861 A JP2012106861 A JP 2012106861A JP 2013234350 A JP2013234350 A JP 2013234350A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
intermediate layer
layer
substrate
manufacturing
target
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2012106861A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasutaro Oki
康太郎 大木
Genki Honda
元気 本田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries Ltd filed Critical Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority to JP2012106861A priority Critical patent/JP2013234350A/en
Publication of JP2013234350A publication Critical patent/JP2013234350A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Superconductors And Manufacturing Methods Therefor (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an apparatus and a method for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconductive wire rod, capable of manufacturing, in a shorter time, the substrate with the intermediate layer including multiple layers.SOLUTION: An apparatus is for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconductive wire rod, in which an intermediate layer having a multiple layer structure is formed on a long oriented metal substrate 21 using a gas phase growing method. In the apparatus for manufacturing the substrate with the intermediate layer for the oxide superconductive wire rod, a multi-target 15 including a plurality of sputter targets is disposed in a film forming apparatus 13, and targets corresponding to respective layers constituting the intermediate layer are provided in the multi-target from the upstream to the downstream in the transporting direction of the oriented metal substrate in the order of film deposition.

Description

本発明は、酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置および製造方法に関する。   The present invention relates to an apparatus and a method for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire.

液体窒素の温度で超電導性を有する高温超電導体の発見以来、ケーブル、限流器、マグネットなどの電力機器への応用を目指した高温超電導線材の開発が活発に行われている。中でも、金属基板上に配向したRE123系(RE:希土類元素)等の酸化物超電導層を形成させた酸化物超電導線材が注目されている。   Since the discovery of high-temperature superconductors that have superconductivity at the temperature of liquid nitrogen, development of high-temperature superconducting wires aimed at application to power devices such as cables, current limiters, and magnets has been actively conducted. Among them, an oxide superconducting wire in which an oxide superconducting layer such as RE123 (RE: rare earth element) oriented on a metal substrate is attracting attention.

このような酸化物超電導線材の一般的な構造を図6に模式的に示す。図6に示すように、酸化物超電導線材2は、配向金属基板21上に、中間層22、酸化物超電導層23を順次積層することにより製造される。なお、必要に応じて、さらに、保護層や安定化層などが積層されることもある(特許文献1、2)。   A general structure of such an oxide superconducting wire is schematically shown in FIG. As shown in FIG. 6, the oxide superconducting wire 2 is manufactured by sequentially laminating an intermediate layer 22 and an oxide superconducting layer 23 on an oriented metal substrate 21. In addition, a protective layer, a stabilization layer, etc. may be laminated | stacked as needed (patent document 1, 2).

中間層22は、配向金属基板21上にc軸配向した酸化物超電導体の結晶を成長させて酸化物超電導層23を形成させるために設けられるセラミック層であり、通常、図6に示すように、複数のセラミック層で構成されている。   The intermediate layer 22 is a ceramic layer provided for growing a c-axis oriented oxide superconductor crystal on the oriented metal substrate 21 to form the oxide superconducting layer 23. As shown in FIG. It is composed of a plurality of ceramic layers.

例えば、図6においては、配向金属基板21上に、c軸配向したセラミック層を形成させるためのシード層(種膜層)22aとしてのイットリア(Y)層やセリア(CeO)層、配向金属基板21中に含まれる金属元素の拡散を防止するためのバリア層(拡散防止層)22bとしてのイットリア安定化ジルコニア(YSZ)層、配向金属基板21を構成する金属と酸化物超電導体との格子定数をマッチングさせるためのキャップ層(格子マッチング層)22cとしてのCeO層の順に形成された3層構造の中間層22が用いられている。 For example, in FIG. 6, an yttria (Y 2 O 3 ) layer or a ceria (CeO 2 ) layer as a seed layer (seed film layer) 22 a for forming a c-axis oriented ceramic layer on an oriented metal substrate 21. The yttria-stabilized zirconia (YSZ) layer as a barrier layer (diffusion prevention layer) 22b for preventing the diffusion of the metal element contained in the oriented metal substrate 21, the metal constituting the oriented metal substrate 21 and the oxide superconductor An intermediate layer 22 having a three-layer structure formed in the order of a CeO 2 layer as a cap layer (lattice matching layer) 22c for matching the lattice constant is used.

これらの中間層は、スパッタ法、電子線ビーム蒸着(EBD)法、パルスレーザ蒸着(PLD)法等の気相成長法を用いて形成されるが、これらの方法の内でも、安定製造、コストの観点から、RFスパッタ法が一般的に採用されている。   These intermediate layers are formed by vapor phase growth methods such as sputtering, electron beam evaporation (EBD), and pulsed laser vapor deposition (PLD). Among these methods, stable production, cost From this point of view, the RF sputtering method is generally employed.

特開2007−80780号公報JP 2007-80780 A 特開2007−311234号公報JP 2007-311234 A

しかしながら、従来は、これらの層を1層ずつ形成していたため、中間層の形成に長時間を要するという問題があった。   However, conventionally, since these layers were formed one by one, there was a problem that it took a long time to form the intermediate layer.

即ち、従来の中間層形成においては、1層の成膜が完了した後は、一旦、成膜ヒータの温度を大気に暴露してもよい温度にまで下げ、装置を大気暴露して、ターゲットを交換する必要があった。そして、ターゲットの交換後は、再び成膜装置の真空引きと成膜ヒータの昇温を行って、次の層の成膜を行う。このため、多層構造の中間層の形成には長時間を要していた。   That is, in the conventional intermediate layer formation, after the film formation of one layer is completed, the temperature of the film formation heater is once lowered to a temperature at which exposure to the atmosphere is possible, the apparatus is exposed to the atmosphere, and the target is It was necessary to replace it. After the replacement of the target, the next layer is formed by evacuating the film formation apparatus and raising the temperature of the film formation heater again. For this reason, it takes a long time to form an intermediate layer having a multilayer structure.

そこで、本発明は、より短時間で多層の中間層が設けられた中間層付基材を製造することができる酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置および製造方法を提供することを課題とする。   Accordingly, the present invention provides an apparatus and a method for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire capable of manufacturing a substrate with an intermediate layer provided with a multilayer intermediate layer in a shorter time. Is an issue.

本発明者らは、鋭意研究の結果、以下の手段により前記課題が解決できることを見出し、本発明を完成するに至った。以下、各請求項毎に本発明を説明する。   As a result of intensive studies, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following means, and have completed the present invention. Hereinafter, the present invention will be described for each claim.

請求項1に記載の発明は、
長尺の配向金属基板上に、気相成長法を用いて多層構造の中間層を形成する酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置であって、
複数のターゲットが設けられたマルチターゲットが成膜装置内に配置されており、
前記マルチターゲットには、中間層を構成する各層に対応したターゲットが、前記配向金属基板の搬送方向の上流側から下流側に向けて、成膜順に設けられている
ことを特徴とする酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置である。
The invention described in claim 1
An apparatus for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire that forms an intermediate layer of a multilayer structure using a vapor phase growth method on a long oriented metal substrate,
A multi-target provided with a plurality of targets is arranged in a film forming apparatus,
The multi-target is provided with targets corresponding to the respective layers constituting the intermediate layer in order of film formation from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the oriented metal substrate. It is a manufacturing apparatus of the base material with an intermediate | middle layer for wires.

本請求項の発明においては、中間層を構成する各層に対応したターゲットが、配向金属基板の搬送方向の上流側から下流側に向けて、成膜順に設けられているマルチターゲットが成膜装置内に配置されているため、配向金属基板を成膜装置に1度通過させるだけで、配向金属基板上に所定の多層構造の中間層を形成させることができる。   In the invention of this claim, the multi-target in which the targets corresponding to the respective layers constituting the intermediate layer are provided in the order of film formation from the upstream side to the downstream side in the conveying direction of the oriented metal substrate is provided in the film forming apparatus Therefore, an intermediate layer having a predetermined multilayer structure can be formed on the oriented metal substrate only by passing the oriented metal substrate once through the film forming apparatus.

このため、1回の成膜毎に、成膜ヒータの冷却や加温、大気暴露、ターゲットの交換という工程を設ける必要性がなくなり、より短時間で多層構造の中間層が形成された中間層付基材を製造することができる。   For this reason, there is no need to provide steps for cooling and heating the film formation heater, exposing to the atmosphere, and replacing the target for each film formation, and an intermediate layer in which an intermediate layer having a multilayer structure is formed in a shorter time. An attached base material can be manufactured.

なお、各ターゲットの境界には、仕切り板(スリット)を設けて、個々の層の成膜が確実に行われるように制御することが好ましい。   In addition, it is preferable to provide a partition plate (slit) at the boundary of each target so as to control the deposition of each layer with certainty.

請求項2に記載の発明は、
長尺の配向金属基板上に、気相成長法を用いて多層構造の中間層を形成する酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置であって、
中間層を構成する各層に対応したターゲットが設けられた各層毎の成膜装置が、前記配向金属基板の搬送方向の上流側から下流側に向けて、成膜順に連結して配置されている
ことを特徴とする酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置である。
The invention described in claim 2
An apparatus for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire that forms an intermediate layer of a multilayer structure using a vapor phase growth method on a long oriented metal substrate,
The deposition apparatus for each layer provided with a target corresponding to each layer constituting the intermediate layer is connected and arranged in the order of deposition from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the oriented metal substrate. Is an apparatus for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire.

本請求項の発明においては、中間層を構成する各層に対応したターゲットが設けられた各層毎の成膜装置が、配向金属基板の搬送方向の上流側から下流側に向けて、成膜順に連結して配置されているため、これらの成膜装置を連続して順次通過させることにより、配向金属基板上に所定の多層構造の中間層を形成させることができる。   In the present invention, the film forming apparatus for each layer provided with targets corresponding to the respective layers constituting the intermediate layer is connected in the order of film formation from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the oriented metal substrate. Therefore, an intermediate layer having a predetermined multilayer structure can be formed on the oriented metal substrate by sequentially passing through these film forming apparatuses.

このため、前記と同様に、1回の成膜毎に成膜ヒータの冷却や加温、大気暴露、ターゲットの交換という工程を設ける必要性がなくなり、より短時間で多層構造の中間層が形成された中間層付基材を製造することができる。   For this reason, as described above, there is no need to provide a process for cooling and heating the film formation heater, exposing to the atmosphere, and replacing the target for each film formation, and an intermediate layer having a multilayer structure can be formed in a shorter time. The intermediate substrate with an intermediate layer can be produced.

請求項3に記載の発明は、
請求項1または請求項2に記載の酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置を用いて、長尺の配向金属基板上に多層構造の中間層を形成することを特徴とする酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造方法である。
The invention according to claim 3
An oxidation layer characterized in that an intermediate layer having a multilayer structure is formed on a long oriented metal substrate using the apparatus for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire according to claim 1 or 2. It is a manufacturing method of the base material with an intermediate | middle layer for object superconducting wires.

前記した各酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置を用いることにより、1回の成膜毎に、成膜ヒータの冷却や加温、大気暴露、ターゲットの交換という工程を設ける必要性がなくなるため、より短時間で多層構造の中間層が形成された中間層付基材を製造することができる。   By using the above-described apparatus for manufacturing a substrate with an intermediate layer for each oxide superconducting wire, it is necessary to provide a process of cooling or heating a film formation heater, exposure to the atmosphere, and target replacement for each film formation. Therefore, a substrate with an intermediate layer in which an intermediate layer having a multilayer structure is formed in a shorter time can be produced.

請求項4に記載の発明は、
中間層を構成する各層に対応した各ターゲットの幅を調整することにより、各成膜層の厚さを調整することを特徴とする請求項3に記載の酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造方法である。
The invention according to claim 4
The base with an intermediate layer for an oxide superconducting wire according to claim 3, wherein the thickness of each film-forming layer is adjusted by adjusting the width of each target corresponding to each layer constituting the intermediate layer. It is a manufacturing method of material.

各ターゲットの幅を調整して、各成膜層の厚さを調整することにより、金属基板を一定の搬送速度で搬送しながら所望の厚さの成膜層が積層された多層構造の中間層を短時間で容易に製造することができる。   By adjusting the width of each target and adjusting the thickness of each film formation layer, an intermediate layer having a multilayer structure in which film formation layers of a desired thickness are stacked while transporting a metal substrate at a constant transport speed Can be easily manufactured in a short time.

なお、「ターゲットの幅」とは、金属基板の搬送方向におけるターゲットの幅を指す。   The “target width” refers to the width of the target in the transport direction of the metal substrate.

請求項5に記載の発明は、
前記金属基板の搬送速度を調整することにより、各成膜層の厚さを調整することを特徴とする請求項3に記載の酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造方法である。
The invention described in claim 5
4. The method for producing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire according to claim 3, wherein the thickness of each film-forming layer is adjusted by adjusting the conveyance speed of the metal substrate.

金属基板の搬送速度を調整して、各成膜層の厚さを調整することにより、前記と同様に、所望の厚さの成膜層が積層された多層構造の中間層を短時間で容易に製造することができる。   By adjusting the transport speed of the metal substrate and adjusting the thickness of each film formation layer, it is easy to quickly form an intermediate layer of a multilayer structure in which film formation layers with a desired thickness are laminated as described above. Can be manufactured.

本発明によれば、より短時間で多層の中間層が設けられた中間層付基材を製造することができる酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置および製造方法を提供することができる。   According to the present invention, there are provided an apparatus and a method for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire capable of manufacturing a substrate with an intermediate layer provided with a multilayer intermediate layer in a shorter time. Can do.

本発明の実施の形態の中間層付基材の製造装置の構成の一例を模式的に示す図である。It is a figure which shows typically an example of a structure of the manufacturing apparatus of the base material with an intermediate | middle layer of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の中間層付基材の製造に用いるマルチターゲットの一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically an example of the multi target used for manufacture of the base material with an intermediate | middle layer of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の中間層付基材の製造に用いるマルチターゲットの他の一例を模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically another example of the multi target used for manufacture of the base material with an intermediate | middle layer of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の中間層付基材の製造に用いるマルチターゲットの他の一例を模式的に示す平面図である。It is a top view which shows typically another example of the multi target used for manufacture of the base material with an intermediate | middle layer of embodiment of this invention. 本発明の実施の形態の中間層付基材の製造装置の構成の他の一例を模式的に示す図であるIt is a figure which shows typically another example of a structure of the manufacturing apparatus of the base material with an intermediate | middle layer of embodiment of this invention. 中間層付基材を用いた薄膜超電導線材の構成を模式的に示す断面図である。It is sectional drawing which shows typically the structure of the thin film superconducting wire using the base material with an intermediate | middle layer. 従来の中間層付基材の製造に用いるターゲットを模式的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows typically the target used for manufacture of the base material with a conventional intermediate | middle layer.

以下、実施の形態に基づき、本発明を説明する。   Hereinafter, the present invention will be described based on embodiments.

(第1の実施の形態)
第1の実施の形態は、中間層を構成する各層に対応したターゲットが設けられたマルチターゲットが成膜装置内に配置された中間層付基材の製造装置である。
(First embodiment)
The first embodiment is an apparatus for manufacturing a substrate with an intermediate layer in which a multi-target provided with a target corresponding to each layer constituting the intermediate layer is arranged in a film forming apparatus.

1.中間層付基材の製造装置
(1)製造装置
はじめに、中間層付基材の製造装置について説明する。図1は本実施の形態の中間層付基材の製造装置1の構成を模式的に示す図であり、図1において、11は巻き出し装置であり、12は成膜ヒータであり、13は成膜装置であり、14は巻き取り装置である。なお、これらの装置は真空チャンバー(図示省略)内に収納されている。また15はマルチターゲットであり、21は金属基板である。
1. Manufacturing apparatus for substrate with intermediate layer (1) Manufacturing apparatus First, a manufacturing apparatus for a substrate with intermediate layer will be described. FIG. 1 is a diagram schematically showing the configuration of an intermediate layer-coated substrate manufacturing apparatus 1 according to the present embodiment. In FIG. 1, 11 is an unwinding device, 12 is a film formation heater, and 13 is A film forming apparatus 14 is a winding apparatus. These devices are housed in a vacuum chamber (not shown). Reference numeral 15 is a multi-target, and 21 is a metal substrate.

中間層の成膜に際しては、真空チャンバー内が0.5〜2Pa程度の例えばAr/O混合ガス雰囲気に調整される。長尺の金属基板21は、reel to reelで、巻き出し装置11から巻き取り装置14へ所定の搬送速度で搬送される。 When forming the intermediate layer, the inside of the vacuum chamber is adjusted to, for example, an Ar / O 2 mixed gas atmosphere of about 0.5 to 2 Pa. The long metal substrate 21 is transported from the unwinding device 11 to the winding device 14 at a predetermined transport speed in a reel-to-reel manner.

巻き出し装置11から巻き出された金属基板21は、まず成膜ヒータ12に搬送され、所定の温度、具体的には700℃程度に加熱された後、成膜装置13に搬送される。   The metal substrate 21 unwound from the unwinding device 11 is first transported to the film forming heater 12, heated to a predetermined temperature, specifically about 700 ° C., and then transported to the film forming device 13.

成膜装置13には、バッキングプレート15d上に、3個のターゲット15a、15b、15cが配置されたマルチターゲットがセットされている。3個のターゲット15a、15b、15cは、それぞれが、中間層の第1層、第2層、第3層に対応しており、配向金属基板の搬送方向の上流側から下流側に向けて、成膜順に配置されている。   In the film forming apparatus 13, a multi-target in which three targets 15a, 15b, and 15c are arranged on a backing plate 15d is set. The three targets 15a, 15b, and 15c correspond to the first layer, the second layer, and the third layer of the intermediate layer, respectively, from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the oriented metal substrate, Arranged in the order of film formation.

このように配置されていることにより、配向金属基板を成膜装置13内に1度通過させるだけで、搬送中の金属基板21上(図では下側の面)に、第1層〜第3層の順に連続して成膜させることができ、容易かつ短時間に、所定の多層構造の中間層を形成させることができる。   With this arrangement, the first to third layers can be formed on the metal substrate 21 being transported (the lower surface in the drawing) by passing the oriented metal substrate once through the film forming apparatus 13. The layers can be continuously formed in the order of the layers, and an intermediate layer having a predetermined multilayer structure can be formed easily and in a short time.

即ち、従来のように、1回の成膜毎に、成膜ヒータの冷却や加温、大気暴露、ターゲットの交換などを行う必要性がなくなるため、例えば、材料1種類につき12時間以上の時間短縮を図ることができる。   That is, it is unnecessary to perform cooling and heating of the film formation heater, exposure to the atmosphere, replacement of targets, etc. for each film formation as in the prior art. Shortening can be achieved.

また、マルチターゲットが1台の成膜装置に配置されているため、中間層付基材の製造装置のコンパクト化を図ることができる。   In addition, since the multi-target is arranged in one film forming apparatus, it is possible to make the manufacturing apparatus for the base material with an intermediate layer compact.

(2)ターゲット
図2〜図4に上記マルチターゲットの一例を示す。図2は3層構造の中間層を形成する場合に使用されるマルチターゲット、図3は2層構造の中間層を形成する場合に使用されるマルチターゲットである。
(2) Target FIGS. 2 to 4 show an example of the multi-target. FIG. 2 shows a multi-target used when forming a three-layer intermediate layer, and FIG. 3 shows a multi-target used when forming a two-layer intermediate layer.

なお、これらのターゲットは、バッキングプレート15dがスパッタされたりしないように、隙間なく配置されている。   These targets are arranged without a gap so that the backing plate 15d is not sputtered.

また、図4に示すように、各ターゲット15a、15b、15cの間に、スパッタなどの成膜時に蒸発しない材料、例えば、ステンレスや酸化物を用いて作製された仕切りS、Sを設けてもよい。このような仕切りを設けることにより、各ターゲット間の隙間を確実に埋めることができると共に、成膜時、複数のターゲット材料が混在した層の形成を確実に抑制することができる。 Further, as shown in FIG. 4, partitions S 1 and S 2 made of a material that does not evaporate at the time of film formation such as sputtering, for example, stainless steel or oxide, are provided between the targets 15a, 15b, and 15c. May be. By providing such a partition, it is possible to reliably fill the gaps between the targets and to reliably suppress formation of a layer in which a plurality of target materials are mixed during film formation.

(第2の実施の形態)
第2の実施の形態は、中間層を構成する各層に対応したターゲットが設けられた各層毎の成膜装置が連結して配置されている中間層付基材の製造装置である。
(Second Embodiment)
The second embodiment is an apparatus for manufacturing a base material with an intermediate layer in which a film forming apparatus for each layer provided with a target corresponding to each layer constituting the intermediate layer is connected and arranged.

図5は第2の実施の形態の中間層付基材の製造装置1の構成を模式的に示す図である。本実施の形態においては、成膜装置13は、13a、13b、13c、3個の成膜装置で構成されており、これらは配向金属基板の搬送方向の上流側から下流側に向けて、成膜順に配置されている。   FIG. 5 is a diagram schematically showing the configuration of the intermediate layer-attached substrate manufacturing apparatus 1 according to the second embodiment. In the present embodiment, the film forming apparatus 13 includes three film forming apparatuses 13a, 13b, 13c, which are formed from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the alignment metal substrate. Arranged in film order.

このように各成膜装置が配置されているため、金属基板21をこれらの成膜装置を連続して順次通過させることにより、配向金属基板上に所定の多層構造の中間層を形成させることができ、容易かつ短時間に、所定の多層構造の中間層を形成させることができる。   Since each film forming apparatus is arranged in this manner, an intermediate layer having a predetermined multilayer structure can be formed on the oriented metal substrate by sequentially passing the metal substrate 21 through these film forming apparatuses. It is possible to form an intermediate layer having a predetermined multilayer structure easily and in a short time.

そして、各ターゲット毎に成膜装置が配置されているため、各層の成膜条件を容易に変更して設定することができる。   And since the film-forming apparatus is arrange | positioned for every target, the film-forming conditions of each layer can be changed and set easily.

2.中間層付基材の製造方法
次に、中間層付基材の製造方法について説明する。なお、以下においては、中間層付基材の製造装置として、マルチターゲットが配置された成膜装置を備えた製造装置を用いて、3層構造の中間層を形成する場合を例に挙げて説明している。
2. Next, the manufacturing method of a base material with an intermediate layer will be described. In the following description, an example in which an intermediate layer having a three-layer structure is formed using a manufacturing apparatus including a film forming apparatus in which a multi-target is arranged as a manufacturing apparatus for a substrate with an intermediate layer will be described. doing.

(1)金属基板
まず、金属基板を用意する。金属基板としては、長尺でフレキシブルな厚み0.05〜200μmのテープ状の配向金属基板が用いられる。具体的には、Ni−Fe合金、ステンレス、その他Niを含む合金、Cuや銅合金、これらを複合させたクラッド基板が用いられ、中でもクラッド材基板が好ましく、特に、Cuを下地としてその上にNiの層を設けた例えばNi/Cu/SUSクラッド基板が配向性に優れる中間層を形成できるため好ましい。
(1) Metal substrate First, a metal substrate is prepared. As the metal substrate, a long and flexible tape-shaped oriented metal substrate having a thickness of 0.05 to 200 μm is used. Specifically, Ni—Fe alloy, stainless steel, other alloys containing Ni, Cu and copper alloys, and a clad substrate in which these are combined are used. Among them, a clad material substrate is preferable. For example, a Ni / Cu / SUS clad substrate provided with a Ni layer is preferable because an intermediate layer having excellent orientation can be formed.

(2)中間層の形成
次に、中間層付基材の製造装置を用いて、金属基板の表面に中間層を形成する。具体的には、例えば、厚みが0.3〜2.0μmで、CeO/YSZ/Yの3層構造の中間層を形成する。
(2) Formation of intermediate layer Next, the intermediate layer is formed on the surface of the metal substrate using a manufacturing apparatus for a substrate with intermediate layer. Specifically, for example, an intermediate layer having a thickness of 0.3 to 2.0 μm and a three-layer structure of CeO 2 / YSZ / Y 2 O 3 is formed.

これらの各層の厚みは、例えば、以下のイ〜ハに示す方法を用いて調整される。前記したように、図2は3層構造の中間層を形成する場合に使用されるマルチターゲットであり、図2において、lはマルチターゲット15の幅であり、la、lb、lcは、各ターゲット15a、15b、15cの幅である。なお、図4に示すように、各ターゲットにスリットS、Sが設けられている場合もある。 The thickness of each of these layers is adjusted using, for example, the methods shown in (a) to (c) below. As described above, FIG. 2 is a multi-target used when forming an intermediate layer having a three-layer structure. In FIG. 2, l is the width of the multi-target 15, and la, lb, and lc are the targets. It is the width of 15a, 15b, 15c. Incidentally, as shown in FIG. 4, there is a case where the slits S 1, S 2 to each target is provided.

イ.ターゲットの幅を変える方法
1つの方法は、各ターゲットの幅を調整する方法である。即ち、各ターゲットの幅la、lb、lcを調整することにより、金属基板を一定の搬送速度で搬送しながら各成膜層を所望の厚さに調整することができる。
A. Method of changing target width One method is to adjust the width of each target. That is, by adjusting the widths la, lb, and lc of each target, it is possible to adjust each film formation layer to a desired thickness while transporting the metal substrate at a constant transport speed.

ロ.搬送速度の調整
他の方法は、金属基板の搬送速度を調整する方法である。即ち、金属基板の搬送速度を調整することにより、各成膜層を所望の厚さに調整することができる。
B. Adjustment of conveyance speed Another method is a method of adjusting the conveyance speed of the metal substrate. That is, each film-forming layer can be adjusted to a desired thickness by adjusting the conveyance speed of the metal substrate.

ハ.スリット板の使用
また他の方法は、穴の開いたスリット板を使用する方法である。即ち、ターゲットと基板間に設けられたスリット板の穴の形状や大きさを調整することにより、各成膜層を所望の厚さに調整することができる。
C. Use of a slit plate Another method is to use a slit plate with holes. That is, each film-forming layer can be adjusted to a desired thickness by adjusting the shape and size of the hole in the slit plate provided between the target and the substrate.

次に、実施例に基づき、より具体的に説明する。   Next, based on an Example, it demonstrates more concretely.

(実施例)
図1に示す中間層付基材の製造装置を用いて、RFスパッタ法により、1回の成膜で、金属基板側からY/YSZ/CeOの順に形成された3層構造の中間層を形成させた中間層付基材を作製した。
(Example)
A three-layer structure in which Y 2 O 3 / YSZ / CeO 2 is formed in this order from the metal substrate side in one film formation by RF sputtering using the intermediate layer-coated substrate manufacturing apparatus shown in FIG. A substrate with an intermediate layer on which an intermediate layer was formed was produced.

1.金属基板
厚み100μm、幅30mm、長さ40mのNi/Cu/SUSクラッド製の金属基板21を用いた。
1. Metal substrate A metal substrate 21 made of Ni / Cu / SUS clad having a thickness of 100 μm, a width of 30 mm, and a length of 40 m was used.

2.マルチターゲット
図2に示すマルチターゲット15を用いた。なお、幅lを400mmとし、これをY製のターゲット15a、YSZ製のターゲット15b、CeO製のターゲット15cで3分割した。また、ターゲットの厚みは10mmとした。
2. Multi-target The multi-target 15 shown in FIG. 2 was used. The width l was set to 400 mm, and this was divided into three by a Y 2 O 3 target 15a, a YSZ target 15b, and a CeO 2 target 15c. The target thickness was 10 mm.

3.中間層の形成
金属基板21を成膜ヒータ12で700℃に加熱した後、成膜装置13に搬送して、以下の条件で3層構造の中間層を形成した。
3. Formation of Intermediate Layer After the metal substrate 21 was heated to 700 ° C. by the film formation heater 12, it was transferred to the film formation apparatus 13 to form an intermediate layer having a three-layer structure under the following conditions.

成膜温度 :700〜750℃
雰囲気 :圧力1PaのAr/O混合ガス
RFパワー :1kW
成膜レート :17mm/min
金属基板搬送速度:3m/h
Deposition temperature: 700-750 ° C
Atmosphere: Ar / O 2 mixed gas with a pressure of 1 Pa RF power: 1 kW
Deposition rate: 17 mm / min
Metal substrate transfer speed: 3m / h

(比較例)
従来の単一ターゲット、即ち幅がそれぞれ133mmのY製ターゲット、YSZ製ターゲット、CeO製ターゲットを用い、1回の成膜毎にターゲットを交換して各層の成膜を行ったこと以外は、実施例と同じ条件の下に3層構造の中間層を形成した。
(Comparative example)
Using a conventional single target, that is, a Y 2 O 3 target, a YSZ target, and a CeO 2 target each having a width of 133 mm, each layer was formed by changing the target for each film formation. Except for the above, an intermediate layer having a three-layer structure was formed under the same conditions as in the example.

4.形成された中間層
実施例により形成された中間層の各層の厚みは、Y層が100nm、YSZ層が400nm、CeO層が100nmであり(総厚:600nm)、比較例により形成された中間層と殆ど相違がなかった。しかし、中間層の形成に要した時間は、実施例が30時間であったのに対して、比較例では10時間であった。
4). Formed Intermediate Layer The thickness of each of the intermediate layers formed according to the examples is 100 nm for the Y 2 O 3 layer, 400 nm for the YSZ layer, and 100 nm for the CeO 2 layer (total thickness: 600 nm). There was little difference with the intermediate layer made. However, the time required for forming the intermediate layer was 30 hours in the example, whereas it was 10 hours in the comparative example.

以上より、本発明を適用することにより、従来に比べて遙かに短時間で、従来の方法で形成された中間層と同等の中間層を形成させることができることが確認できた。   From the above, it was confirmed that by applying the present invention, an intermediate layer equivalent to the intermediate layer formed by the conventional method can be formed in a much shorter time than the conventional method.

以上、本発明を実施の形態に基づいて説明したが、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではない。本発明と同一および均等の範囲内において、上記の実施の形態に対して種々の変更を加えることができる。   While the present invention has been described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiments. Various modifications can be made to the above-described embodiments within the same and equivalent scope as the present invention.

1 中間層付基材の製造装置
2 酸化物超電導線材
11 巻き出し装置
12 成膜ヒータ
13 成膜装置
14 巻き取り装置
15 マルチターゲット
15d バッキングプレート
16 ターゲット
21 金属基板
22 中間層
23 酸化物超電導層
l 中間層の幅
、S スリット
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Manufacturing apparatus of base material with intermediate layer 2 Oxide superconducting wire 11 Unwinding apparatus 12 Film forming heater 13 Film forming apparatus 14 Winding apparatus 15 Multi target 15d Backing plate 16 Target 21 Metal substrate 22 Intermediate layer 23 Oxide superconducting layer l Intermediate layer width S 1 , S 2 slit

Claims (5)

長尺の配向金属基板上に、気相成長法を用いて多層構造の中間層を形成する酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置であって、
複数のターゲットが設けられたマルチターゲットが成膜装置内に配置されており、
前記マルチターゲットには、中間層を構成する各層に対応したターゲットが、前記配向金属基板の搬送方向の上流側から下流側に向けて、成膜順に設けられている
ことを特徴とする酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置。
An apparatus for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire that forms an intermediate layer of a multilayer structure using a vapor phase growth method on a long oriented metal substrate,
A multi-target provided with a plurality of targets is arranged in a film forming apparatus,
The multi-target is provided with targets corresponding to the respective layers constituting the intermediate layer in order of film formation from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the oriented metal substrate. An apparatus for manufacturing a substrate with an intermediate layer for a wire.
長尺の配向金属基板上に、気相成長法を用いて多層構造の中間層を形成する酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置であって、
中間層を構成する各層に対応したターゲットが設けられた各層毎の成膜装置が、前記配向金属基板の搬送方向の上流側から下流側に向けて、成膜順に連結して配置されている
ことを特徴とする酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置。
An apparatus for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire that forms an intermediate layer of a multilayer structure using a vapor phase growth method on a long oriented metal substrate,
The deposition apparatus for each layer provided with a target corresponding to each layer constituting the intermediate layer is connected and arranged in the order of deposition from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the oriented metal substrate. The manufacturing apparatus of the base material with an intermediate | middle layer for oxide superconducting wires characterized by these.
請求項1または請求項2に記載の酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造装置を用いて、長尺の配向金属基板上に多層構造の中間層を形成することを特徴とする酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造方法。   An oxidation layer characterized in that an intermediate layer having a multilayer structure is formed on a long oriented metal substrate using the apparatus for manufacturing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire according to claim 1 or 2. The manufacturing method of the base material with an intermediate | middle layer for object superconducting wire. 中間層を構成する各層に対応した各ターゲットの幅を調整することにより、各成膜層の厚さを調整することを特徴とする請求項3に記載の酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造方法。   The base with an intermediate layer for an oxide superconducting wire according to claim 3, wherein the thickness of each film-forming layer is adjusted by adjusting the width of each target corresponding to each layer constituting the intermediate layer. A method of manufacturing the material. 前記金属基板の搬送速度を調整することにより、各成膜層の厚さを調整することを特徴とする請求項3に記載の酸化物超電導線材用の中間層付基材の製造方法。   The method for producing a substrate with an intermediate layer for an oxide superconducting wire according to claim 3, wherein the thickness of each film-forming layer is adjusted by adjusting the transport speed of the metal substrate.
JP2012106861A 2012-05-08 2012-05-08 Apparatus and method for manufacturing substrate with intermediate layer for oxide superconductive wire rod Pending JP2013234350A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012106861A JP2013234350A (en) 2012-05-08 2012-05-08 Apparatus and method for manufacturing substrate with intermediate layer for oxide superconductive wire rod

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012106861A JP2013234350A (en) 2012-05-08 2012-05-08 Apparatus and method for manufacturing substrate with intermediate layer for oxide superconductive wire rod

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013234350A true JP2013234350A (en) 2013-11-21

Family

ID=49760692

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2012106861A Pending JP2013234350A (en) 2012-05-08 2012-05-08 Apparatus and method for manufacturing substrate with intermediate layer for oxide superconductive wire rod

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2013234350A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016196678A (en) * 2015-04-02 2016-11-24 東洋鋼鈑株式会社 Rf magnetron sputtering apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016196678A (en) * 2015-04-02 2016-11-24 東洋鋼鈑株式会社 Rf magnetron sputtering apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Rupich et al. Advances in second generation high temperature superconducting wire manufacturing and R&D at American Superconductor Corporation
US11657930B2 (en) High temperature superconducting wires having increased engineering current densities
US8420575B2 (en) Underlying layer of alignment film for oxide superconducting conductor and method of forming same, and device for forming same
CN102598156A (en) Low ac-loss multi-filament type superconductive wire material, and manufacturing method thereof
KR101664465B1 (en) Oxide superconductor cabling and method of manufacturing oxide superconductor cabling
WO2013002372A1 (en) Re-123 superconducting wire and method for manufacturing same
JP2009283372A (en) Oxide superconductor introducing artificial pin and method of manufacturing the same
JP2013234350A (en) Apparatus and method for manufacturing substrate with intermediate layer for oxide superconductive wire rod
JP4049772B2 (en) Method and apparatus for manufacturing superconducting tape
JP5544271B2 (en) Method and apparatus for forming oxide superconductor thin film
JP2011258696A (en) Superconducting coil and method for manufacturing the same
JP2008130255A (en) Superconducting wire and manufacturing method therefor
JP2011146234A (en) Method of manufacturing oxide superconducting film
US7544273B2 (en) Deposition methods and stacked film formed thereby
JP2016054050A (en) Superconducting wire rod
JP5306723B2 (en) Method for forming oxide thin film
JP5448514B2 (en) Thin film superconducting wire and manufacturing method thereof
JP2014034688A (en) Film deposition method by reactive sputtering
JP5764421B2 (en) Oxide superconducting conductor
JP5894907B2 (en) Oxide superconducting wire and method for producing the same
JP2010123516A (en) Method of manufacturing substrate for oxide superconductor, method of manufacturing oxide superconductor, and device for forming cap layer for oxide superconductor
JP5658891B2 (en) Manufacturing method of oxide superconducting film
JP2012001790A (en) Method for forming ceramic layer for wire rod of superconductive oxide thin film
JP2005113220A (en) Polycrystal thin film, its production method, and oxide superconductor
JP5941636B2 (en) Manufacturing method of base material for oxide superconducting conductor and manufacturing method of oxide superconducting conductor